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JP7094852B2 - Image sensor and image sensor - Google Patents

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JP7094852B2 JP2018189526A JP2018189526A JP7094852B2 JP 7094852 B2 JP7094852 B2 JP 7094852B2 JP 2018189526 A JP2018189526 A JP 2018189526A JP 2018189526 A JP2018189526 A JP 2018189526A JP 7094852 B2 JP7094852 B2 JP 7094852B2
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寛信 村田
史郎 綱井
孝司 栗山
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Nikon Corp
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Description

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup device and an image pickup apparatus.

従来、CMOSイメージセンサ等からの信号をデジタル信号に変換するAD変換器として、ランプ波形を用いるAD変換器を複数備える撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開2006-303752号公報
Conventionally, as an AD converter for converting a signal from a CMOS image sensor or the like into a digital signal, an image pickup device including a plurality of AD converters using a lamp waveform is known (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-303752

複数のAD変換器に対して共通のランプ波形を入力しているので、それぞれのAD変換器でゲイン等の特性を独立して調整することが困難であった。 Since a common lamp waveform is input to a plurality of AD converters, it is difficult to independently adjust characteristics such as gain in each AD converter.

本発明の第1の態様においては、第1撮像領域および第2撮像領域を有し、第1撮像領域に入射した光に応じて生成された第1画像信号と、第2撮像領域に入射した光に応じて生成された第2画像信号とを出力する撮像部と、第1ランプ信号を生成する第1ランプ生成部と、第2ランプ信号を生成する第2ランプ生成部と、第1画像信号と第1ランプ信号との比較結果に基づいて、第1画像信号を第1デジタル画像信号に変換する第1信号変換部と、第2画像信号と第2ランプ信号との比較結果に基づいて、第2画像信号を第2デジタル画像信号に変換する第2信号変換部とを備える撮像素子を提供する。 In the first aspect of the present invention, there is a first image pickup region and a second image pickup region, and the first image signal generated in response to the light incident on the first image pickup region and the second image pickup region are incident on the first image signal. An image pickup unit that outputs a second image signal generated in response to light, a first lamp generation unit that generates a first lamp signal, a second lamp generation unit that generates a second lamp signal, and a first image. Based on the comparison result between the signal and the first lamp signal, the first signal conversion unit that converts the first image signal into the first digital image signal, and the comparison result between the second image signal and the second lamp signal. Provided is an image pickup element including a second signal conversion unit that converts a second image signal into a second digital image signal.

本発明の第2の態様においては、第1の態様の撮像素子を備えた撮像装置を提供する。 In the second aspect of the present invention, an image pickup device provided with the image pickup device of the first aspect is provided.

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the features of the present invention. A subcombination of these feature groups can also be an invention.

本発明の実施形態に係る撮像素子100の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the image pickup device 100 which concerns on embodiment of this invention. 撮像領域131およびAD変換部180の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image pickup region 131 and the AD conversion unit 180. 第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2の動作例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation example of the 1st imaging region 131-1 and the 2nd imaging region 131-2. 複数の撮像領域131の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a plurality of image pickup regions 131. 複数の撮像領域131の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a plurality of imaging regions 131. 複数の撮像領域131の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a plurality of imaging regions 131. 撮像部120および複数のAD変換部180の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image pickup unit 120 and a plurality of AD conversion units 180. 同一列に設けられた4個のAD変換部180の動作例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation example of four AD conversion units 180 provided in the same column. 図8に示した動作例における、第1AD変換部180-1および第2AD変換部180-2の動作の詳細を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the detail of the operation of the 1st AD conversion unit 180-1 and the 2nd AD conversion unit 180-2 in the operation example shown in FIG. 同一列に設けられた4個のAD変換部180の他の動作例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the other operation example of four AD conversion units 180 provided in the same column. 図10に示した動作例における、第1AD変換部180-1および第3AD変換部180-3の動作の詳細を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the detail of the operation of the 1st AD conversion unit 180-1 and the 3rd AD conversion unit 180-3 in the operation example shown in FIG. ローリング読み出しにおける読み出しタイミング差のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the read timing difference in rolling read. 複数のランプ生成部182の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a plurality of lamp generation part 182. 複数のランプ生成部182の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a plurality of lamp generation part 182. 本実施形態に係る撮像素子100の断面図である。It is sectional drawing of the image pickup device 100 which concerns on this embodiment. 実施例に係る撮像装置500の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the image pickup apparatus 500 which concerns on Example.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention to which the claims are made. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.

図1は、本発明の実施形態に係る撮像素子100の構成の一例を示す図である。撮像素子100は、例えば静止画または動画を撮像するカメラである。本例の撮像素子100は、撮像部120、複数のAD変換部180および複数のランプ生成部182を備える。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the image pickup device 100 according to the embodiment of the present invention. The image sensor 100 is, for example, a camera that captures a still image or a moving image. The image pickup device 100 of this example includes an image pickup unit 120, a plurality of AD conversion units 180, and a plurality of lamp generation units 182.

撮像部120は、複数の撮像領域131を有する。それぞれの撮像領域131は、入射光に応じた電荷を蓄積する。それぞれの撮像領域131は、入射光を電荷に変換して蓄積する1以上の光電変換部を有する。撮像素子100は、それぞれの撮像領域131が蓄積した電荷量を読み出すことで、入射光に応じた画像信号を生成する。図1においては、第1画像信号を生成する第1撮像領域131-1、および、第2画像信号を生成する第2撮像領域131-2を示している。 The imaging unit 120 has a plurality of imaging regions 131. Each imaging region 131 accumulates an electric charge according to the incident light. Each imaging region 131 has one or more photoelectric conversion units that convert incident light into electric charges and store them. The image sensor 100 generates an image signal according to the incident light by reading out the amount of electric charge accumulated in each image pickup region 131. FIG. 1 shows a first image pickup region 131-1 that generates a first image signal and a second image pickup region 131-2 that generates a second image signal.

第1撮像領域131-1は、1以上の第1光電変換部を有しており、第2撮像領域131-2は、1以上の第2光電変換部を有する。例えば、撮像部120は、行列状に配置された複数の光電変換部を有しており、それぞれの撮像領域131は1列分の光電変換部を含んでよい。また、撮像領域131は、離散して配置された光電変換部を含んでもよい。また、撮像領域131は、行方向および列方向において所定の長さ(光電変換部の数)を有するブロックであってもよい。 The first imaging region 131-1 has one or more first photoelectric conversion units, and the second imaging region 131-2 has one or more second photoelectric conversion units. For example, the imaging unit 120 has a plurality of photoelectric conversion units arranged in a matrix, and each imaging region 131 may include one row of photoelectric conversion units. Further, the imaging region 131 may include photoelectric conversion units arranged separately. Further, the imaging region 131 may be a block having a predetermined length (number of photoelectric conversion units) in the row direction and the column direction.

AD変換部180は、それぞれの撮像領域131に対応して設けられる。図1においては、第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2に対応する第1AD変換部180-1および第2AD変換部180-2を示している。それぞれのAD変換部180は、対応する撮像領域131における電荷蓄積量に応じたアナログの画像信号をデジタル画像信号に変換する信号変換部の一例である。第1AD変換部180-1は、第1画像信号を第1デジタル画像信号に変換し、第2AD変換部180-2は、第2画像信号を第2デジタル画像信号に変換する。また、撮像領域131に複数の光電変換部が含まれる場合、AD変換部180は、複数の光電変換部が発生した電荷量を順番に読み出して、デジタル画像信号に変換してよい。 The AD conversion unit 180 is provided corresponding to each imaging region 131. FIG. 1 shows a first AD conversion unit 180-1 and a second AD conversion unit 180-2 corresponding to the first imaging region 131-1 and the second imaging region 131-2. Each AD conversion unit 180 is an example of a signal conversion unit that converts an analog image signal according to the amount of charge storage in the corresponding image pickup region 131 into a digital image signal. The first AD conversion unit 180-1 converts the first image signal into a first digital image signal, and the second AD conversion unit 180-2 converts the second image signal into a second digital image signal. When the imaging region 131 includes a plurality of photoelectric conversion units, the AD conversion unit 180 may sequentially read out the charge amounts generated by the plurality of photoelectric conversion units and convert them into digital image signals.

ランプ生成部182は、少なくとも2つ設けられる。図1においては、第1AD変換部180-1および第2AD変換部180-2に対応して設けられた第1ランプ生成部182-1および第2ランプ生成部182-2を示している。それぞれのランプ生成部182は、ランプ信号を生成する。それぞれのランプ生成部182が生成するランプ信号の傾き等の特性は、ランプ生成部182毎に独立して制御可能である。ランプ生成部182は、複数のAD変換部180と一対一に対応して設けられてよく、少なくとも一部のランプ生成部182は、2以上のAD変換部180に共有されてもよい。 At least two lamp generation units 182 are provided. FIG. 1 shows a first lamp generation unit 182-1 and a second lamp generation unit 182-2 provided corresponding to the first AD conversion unit 180-1 and the second AD conversion unit 180-2. Each lamp generation unit 182 generates a lamp signal. Characteristics such as the inclination of the lamp signal generated by each lamp generation unit 182 can be independently controlled for each lamp generation unit 182. The lamp generation unit 182 may be provided in a one-to-one correspondence with a plurality of AD conversion units 180, and at least a part of the lamp generation units 182 may be shared by two or more AD conversion units 180.

それぞれのAD変換部180は、対応するランプ生成部182が生成したランプ信号と、対応する画像信号との比較結果に基づいて、画像信号をデジタル信号に変換する。例えばAD変換部180は、ランプ信号を受け取ったタイミングから、ランプ信号のレベルと画像信号のレベルとが交差するタイミングまでの時間に応じたデジタル値を出力することで、画像信号のレベルをデジタル値に変換する。 Each AD conversion unit 180 converts an image signal into a digital signal based on a comparison result between the lamp signal generated by the corresponding lamp generation unit 182 and the corresponding image signal. For example, the AD conversion unit 180 outputs a digital value according to the time from the timing when the lamp signal is received to the timing when the level of the lamp signal and the level of the image signal intersect, thereby setting the level of the image signal to a digital value. Convert to.

本例の撮像素子100は、複数のランプ生成部182を備えるので、撮像領域131毎に異なる特性のランプ信号を用いることができる。例えば、第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2に対して異なる傾きのランプ信号を用いることで、撮像領域131が出力する画像信号のアナログレベルに対する、デジタル画像信号のデジタル値のゲインを異ならせることができる。また、第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2に対して、異なるタイミングで発生させたランプ信号を用いることで、撮像領域131が出力する画像信号の読み出しタイミングを異ならせることができる。 Since the image pickup device 100 of this example includes a plurality of lamp generation units 182, lamp signals having different characteristics can be used for each image pickup region 131. For example, by using lamp signals having different inclinations with respect to the first imaging region 131-1 and the second imaging region 131-2, the digital value of the digital image signal with respect to the analog level of the image signal output by the imaging region 131 The gain can be different. Further, by using the lamp signals generated at different timings for the first image pickup area 131-1 and the second image pickup area 131-2, it is possible to make the read timing of the image signal output by the image pickup area 131 different. can.

図2は、撮像領域131およびAD変換部180の構成例を示す図である。本例において、複数の撮像領域131を含む撮像部120は、撮像チップ113に設けられる。また、複数のAD変換部180および複数のランプ生成部182は、信号処理チップ111に設けられる。図2においては、一組の撮像領域131、AD変換部180および複数のランプ生成部182を示している。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the imaging region 131 and the AD conversion unit 180. In this example, the image pickup unit 120 including the plurality of image pickup areas 131 is provided on the image pickup chip 113. Further, the plurality of AD conversion units 180 and the plurality of lamp generation units 182 are provided on the signal processing chip 111. FIG. 2 shows a set of imaging regions 131, an AD conversion unit 180, and a plurality of lamp generation units 182.

撮像チップ113および信号処理チップ111は、例えば半導体チップである。信号処理チップ111は、撮像チップ113と積層される。例えば信号処理チップ111は、撮像チップ113と重なるように配置され、バンプ109等を介して撮像チップ113と電気的に接続される。このように、撮像部120と、AD変換部180およびランプ生成部182とを別のチップに設けることで、撮像部120の面積の増大を抑制しつつ、複数のAD変換部180および複数のランプ生成部182を容易に設けることができる。また、それぞれの光電変換部104とAD変換部180との間の配線長を短くすることができ、画像信号を精度よく読み出すことができる。 The image pickup chip 113 and the signal processing chip 111 are, for example, semiconductor chips. The signal processing chip 111 is laminated with the image pickup chip 113. For example, the signal processing chip 111 is arranged so as to overlap the image pickup chip 113, and is electrically connected to the image pickup chip 113 via a bump 109 or the like. As described above, by providing the image pickup unit 120, the AD conversion unit 180, and the lamp generation unit 182 on different chips, the plurality of AD conversion units 180 and the plurality of lamps are suppressed while suppressing the increase in the area of the image pickup unit 120. The generation unit 182 can be easily provided. Further, the wiring length between each photoelectric conversion unit 104 and AD conversion unit 180 can be shortened, and the image signal can be read out with high accuracy.

撮像領域131は、一つの光電変換部104、転送トランジスタ152、リセットトランジスタ154、増幅トランジスタ156および選択トランジスタ158を有する。転送トランジスタ152のソースおよびドレインはそれぞれ、光電変換部104の出力端、および、増幅トランジスタ156のゲートに接続される。光電変換部104の出力端と、転送トランジスタ152のソースとの間の配線における寄生容量は、光電変換部104が発生した電荷を蓄積する電荷蓄積部として機能する。本例において電荷蓄積部は光電変換部104の一部である。転送トランジスタ152のゲートには、電荷蓄積部が蓄積した電荷量を転送するか否かを制御する転送信号Txが入力される。 The imaging region 131 includes one photoelectric conversion unit 104, a transfer transistor 152, a reset transistor 154, an amplification transistor 156, and a selection transistor 158. The source and drain of the transfer transistor 152 are connected to the output end of the photoelectric conversion unit 104 and the gate of the amplification transistor 156, respectively. The parasitic capacitance in the wiring between the output end of the photoelectric conversion unit 104 and the source of the transfer transistor 152 functions as a charge storage unit that stores the generated charge of the photoelectric conversion unit 104. In this example, the charge storage unit is a part of the photoelectric conversion unit 104. A transfer signal Tx that controls whether or not to transfer the accumulated charge amount by the charge storage unit is input to the gate of the transfer transistor 152.

リセットトランジスタ154のドレインには基準電圧VDDが入力され、ソースは増幅トランジスタ156のゲートに接続される。リセットトランジスタ154のゲートには、電荷蓄積部が蓄積した電荷量をリセットするか否かを制御するリセット信号Resetが入力される。 A reference voltage VDD is input to the drain of the reset transistor 154, and the source is connected to the gate of the amplification transistor 156. A reset signal Reset that controls whether or not the charge amount accumulated by the charge storage unit is reset is input to the gate of the reset transistor 154.

増幅トランジスタ156のドレインには基準電圧VDDが入力され、ソースは選択トランジスタ158のドレインに接続される。増幅トランジスタ156は、転送トランジスタ152から転送された電荷量に応じたアナログの画像信号を出力する。選択トランジスタ158のゲートには選択信号Selectが入力され、ソースはAD変換部180に接続されている。選択トランジスタ158は、選択信号Selectに応じて、転送トランジスタ152からの画像信号をAD変換部180に入力する。 A reference voltage VDD is input to the drain of the amplification transistor 156, and the source is connected to the drain of the selection transistor 158. The amplification transistor 156 outputs an analog image signal according to the amount of electric charge transferred from the transfer transistor 152. A selection signal Select is input to the gate of the selection transistor 158, and the source is connected to the AD conversion unit 180. The selection transistor 158 inputs the image signal from the transfer transistor 152 to the AD conversion unit 180 according to the selection signal Select.

図2の例においては、一つの光電変換部104を有する撮像領域131を示したが、撮像領域131には複数の光電変換部104が設けられてもよい。撮像領域131に複数の光電変換部104が設けられている場合、対応するAD変換部180は、それぞれの光電変換部104が蓄積した電荷に応じたアナログ信号を順番に読み出す。 In the example of FIG. 2, the imaging region 131 having one photoelectric conversion unit 104 is shown, but a plurality of photoelectric conversion units 104 may be provided in the imaging region 131. When a plurality of photoelectric conversion units 104 are provided in the imaging region 131, the corresponding AD conversion units 180 sequentially read analog signals according to the charges accumulated by the respective photoelectric conversion units 104.

AD変換部180は、レベル比較器184および期間測定部186を有する。レベル比較器184は、対応するランプ生成部182から入力されたランプ信号のレベルと、対応する撮像領域131からの画像信号のレベルとを比較する。例えばレベル比較器184は、画像信号のレベルがランプ信号のレベルよりも小さい期間では論理値0を出力し、画像信号のレベルがランプ信号のレベル以上の期間では論理値1を出力する。 The AD conversion unit 180 includes a level comparator 184 and a period measurement unit 186. The level comparator 184 compares the level of the lamp signal input from the corresponding lamp generation unit 182 with the level of the image signal from the corresponding imaging region 131. For example, the level comparator 184 outputs a logic value 0 when the level of the image signal is smaller than the level of the lamp signal, and outputs a logic value 1 when the level of the image signal is equal to or higher than the level of the lamp signal.

期間測定部186は、ランプ生成部182がレベル比較器184へのランプ信号の入力を開始したタイミングから、レベル比較器184が論理値1を出力するまでの期間を測定する。期間測定部186は、所定の周波数のクロック信号を受け取り、当該期間内における当該クロック信号のパルス数を計数するカウンタであってよい。期間測定部186は、計測した期間の長さに応じたデジタル値を出力する。一例として、期間測定部186は、当該期間内において計数したクロック信号のパルス数をデジタル値として出力する。 The period measuring unit 186 measures the period from the timing when the lamp generation unit 182 starts inputting the lamp signal to the level comparator 184 to the time when the level comparator 184 outputs the logical value 1. The period measuring unit 186 may be a counter that receives a clock signal having a predetermined frequency and counts the number of pulses of the clock signal within the period. The period measurement unit 186 outputs a digital value according to the length of the measured period. As an example, the period measurement unit 186 outputs the number of pulses of the clock signal counted within the period as a digital value.

本例のAD変換部180によれば、ランプ信号の傾きに応じて、ランプ生成部182がレベル比較器184へのランプ信号の入力を開始したタイミングから、レベル比較器184が論理値1を出力するまでの期間が変化する。このため、ランプ信号の傾きにより、AD変換部180におけるゲインを制御することができる。 According to the AD conversion unit 180 of this example, the level comparator 184 outputs a logical value 1 from the timing when the lamp generation unit 182 starts inputting the lamp signal to the level comparator 184 according to the inclination of the lamp signal. The period until it is changed. Therefore, the gain in the AD conversion unit 180 can be controlled by the inclination of the lamp signal.

図3は、第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2の動作例を示すタイミングチャートである。本例では、第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2に対して、異なる傾きのランプ信号を用いる。 FIG. 3 is a timing chart showing an operation example of the first imaging region 131-1 and the second imaging region 131-2. In this example, lamp signals having different inclinations are used for the first imaging region 131-1 and the second imaging region 131-2.

図3において、ADC1 inputは、第1AD変換部180-1に入力される第1画像信号の波形を示し、Ramp1は、第1ランプ生成部182-1が生成する第1ランプ信号の波形を示し、ADC1 outは、第1AD変換部180-1が出力するデジタル値の大きさを、時間軸における長さで示している。同様に、ADC2 inputは、第2AD変換部180-2に入力される第2画像信号の波形を示し、Ramp2は、第2ランプ生成部182-2が生成する第2ランプ信号の波形を示し、ADC2 outは、第2AD変換部180-2が出力するデジタル値の大きさを、時間軸における長さで示している。 In FIG. 3, ADC1 input shows the waveform of the first image signal input to the first AD conversion unit 180-1, and Ramp1 shows the waveform of the first lamp signal generated by the first lamp generation unit 182-1. , ADC1 out indicates the magnitude of the digital value output by the first AD conversion unit 180-1 by the length on the time axis. Similarly, ADC2 input shows the waveform of the second image signal input to the second AD conversion unit 180-2, and Ramp2 shows the waveform of the second lamp signal generated by the second lamp generation unit 182-2. The ADC 2 out indicates the magnitude of the digital value output by the second AD conversion unit 180-2 by the length on the time axis.

本例では、比較のために第1画像信号および第2画像信号の波形を同一とする。また、本例の撮像素子100は、いわゆる相関二重サンプリングCDSを行う。リセットトランジスタ154にHレベルのリセット信号が入力されると、それぞれの光電変換部104が蓄積した電荷がリセットされ、それぞれのAD変換部180に入力される画像信号のレベルは所定の基準レベルとなる。 In this example, the waveforms of the first image signal and the second image signal are the same for comparison. Further, the image sensor 100 of this example performs so-called correlated double sampling CDS. When an H level reset signal is input to the reset transistor 154, the charge accumulated in each photoelectric conversion unit 104 is reset, and the level of the image signal input to each AD conversion unit 180 becomes a predetermined reference level. ..

画像信号のレベルが安定した状態で、それぞれのランプ生成部182はランプ信号を生成する。本例においてランプ信号の初期レベルは画像信号の基準レベルよりも大きく、時間と共に一定の割合でレベルが減少する。AD変換部180は、ランプ信号のレベル減少の開始タイミングから、ランプ信号のレベルが画像信号のレベルよりも小さくなるタイミングまでの期間を測定する。これにより、AD変換部180は、画像信号の基準レベルを示すデジタル値を出力する。 Each lamp generation unit 182 generates a lamp signal in a state where the level of the image signal is stable. In this example, the initial level of the lamp signal is larger than the reference level of the image signal, and the level decreases at a constant rate with time. The AD conversion unit 180 measures the period from the start timing of the level reduction of the lamp signal to the timing when the level of the lamp signal becomes smaller than the level of the image signal. As a result, the AD conversion unit 180 outputs a digital value indicating the reference level of the image signal.

次に、転送トランジスタ152に転送信号Txが入力されると、光電変換部104が蓄積した電荷量に応じた画像信号が、AD変換部180に入力される。画像信号のレベルが安定した状態で、ランプ生成部182はランプ信号を生成する。AD変換部180は、ランプ信号のレベル減少の開始タイミングから、ランプ信号のレベルが画像信号のレベルよりも小さくなるタイミングまでの期間を測定する。これにより、AD変換部180は、画像信号のレベルを示すデジタル値を出力する。当該レベルと、基準レベルとの差分により、光電変換部104の画素の輝度値を算出する。 Next, when the transfer signal Tx is input to the transfer transistor 152, an image signal corresponding to the amount of electric charge accumulated by the photoelectric conversion unit 104 is input to the AD conversion unit 180. The lamp generation unit 182 generates a lamp signal in a state where the level of the image signal is stable. The AD conversion unit 180 measures the period from the start timing of the level reduction of the lamp signal to the timing when the level of the lamp signal becomes smaller than the level of the image signal. As a result, the AD conversion unit 180 outputs a digital value indicating the level of the image signal. The luminance value of the pixel of the photoelectric conversion unit 104 is calculated from the difference between the level and the reference level.

上述したように、本例においては、第1撮像領域131-1および第2撮像領域131-2に対して異なる傾きのランプ信号を用いる。このため、図3に示すように、画像信号の波形が同一であっても、出力されるデジタル画像信号の値は異なる。例えば、ランプ信号の波形の傾きが大きいほど、デジタル画像信号の値は小さくなる。このように、それぞれのランプ信号の傾きを独立に制御することで、それぞれのAD変換部180における、入出力間のゲインを制御することができる。 As described above, in this example, lamp signals having different inclinations with respect to the first imaging region 131-1 and the second imaging region 131-2 are used. Therefore, as shown in FIG. 3, even if the waveforms of the image signals are the same, the values of the output digital image signals are different. For example, the larger the slope of the waveform of the lamp signal, the smaller the value of the digital image signal. In this way, by independently controlling the inclination of each lamp signal, it is possible to control the gain between the input and output in each AD conversion unit 180.

それぞれのランプ生成部182は、対応する光電変換部104における感度の差に応じて、異なる傾きのランプ信号を生成してよい。ここで感度とは、入射光の強度に対する、画像信号のレベルのゲインを指す。また、感度は、入射光の特定の波長成分の強度に対する、画像信号のレベルのゲインを指してもよい。 Each lamp generation unit 182 may generate lamp signals having different inclinations depending on the difference in sensitivity in the corresponding photoelectric conversion unit 104. Here, the sensitivity refers to the gain of the level of the image signal with respect to the intensity of the incident light. Sensitivity may also refer to the level gain of the image signal with respect to the intensity of a particular wavelength component of incident light.

図4は、複数の撮像領域131の例を示す図である。本例において第1撮像領域131-1は複数の第1光電変換部104-1を有し、第2撮像領域131-2は複数の第2光電変換部104-2を有する。なお、図4では2つの撮像領域131だけを図示しているが、撮像部120にはより多くの撮像領域131が含まれる。それぞれの光電変換部104は、いずれかの撮像領域131に含まれる。なお、それぞれの光電変換部104には、図2に示した各トランジスタが設けられる。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a plurality of imaging regions 131. In this example, the first imaging region 131-1 has a plurality of first photoelectric conversion units 104-1 and the second imaging region 131-2 has a plurality of second photoelectric conversion units 104-2. Although only two imaging regions 131 are shown in FIG. 4, the imaging unit 120 includes a larger number of imaging regions 131. Each photoelectric conversion unit 104 is included in any of the imaging regions 131. In addition, each transistor shown in FIG. 2 is provided in each photoelectric conversion unit 104.

第1光電変換部104-1は、入射光が通過した光学系の焦点位置を検出する焦点検出用の光電変換部である。ただし、第1光電変換部104-1が出力する信号は、焦点検出の他にも、画像を構成する画像信号としても用いられる。第2光電変換部104-2は、焦点検出用ではない光電変換部である。 The first photoelectric conversion unit 104-1 is a photoelectric conversion unit for focal detection that detects the focal position of the optical system through which the incident light has passed. However, the signal output by the first photoelectric conversion unit 104-1 is used not only for focus detection but also as an image signal constituting an image. The second photoelectric conversion unit 104-2 is a photoelectric conversion unit that is not for focus detection.

一般に、焦点検出用の第1光電変換部104-1における感度は、他の第2光電変換部104-2における感度とは異なる。例えば第1光電変換部104-1は、受光面の半分を遮光する遮光部122を有する。つまり、第1光電変換部104-1における感度は、他の第2光電変換部104-2の半分程度になる場合がある。第1ランプ生成部182-1は、当該感度の減少を補償するランプ信号を生成する。例えば第1ランプ生成部182-1は、第2ランプ信号に比べて傾きが半分のランプ信号を生成する。これにより、第1AD変換部180-1におけるゲインは第2AD変換部180-2におけるゲインの2倍になり、第1光電変換部104-1と第2光電変換部104-2における感度の差を補償することができる。 Generally, the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 104-1 for focus detection is different from the sensitivity of the other second photoelectric conversion unit 104-2. For example, the first photoelectric conversion unit 104-1 has a light shielding unit 122 that shields half of the light receiving surface from light. That is, the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 104-1 may be about half that of the other second photoelectric conversion unit 104-2. The first lamp generation unit 182-1 generates a lamp signal that compensates for the decrease in sensitivity. For example, the first lamp generation unit 182-1 generates a lamp signal having a slope that is half that of the second lamp signal. As a result, the gain in the first AD conversion unit 180-1 becomes twice the gain in the second AD conversion unit 180-2, and the difference in sensitivity between the first photoelectric conversion unit 104-1 and the second photoelectric conversion unit 104-2 is reduced. Can be compensated.

図5は、複数の撮像領域131の他の例を示す図である。本例の撮像部120は、3つの撮像領域131を有する。図5においては、それぞれの撮像領域131に含まれる1または2個の光電変換部104を示しており、撮像領域131全体の構成は省略している。第1撮像領域131-1に含まれる第1光電変換部104-1は、入射光のうち、第1波長成分を第1画像信号に変換する。第2撮像領域131-2に含まれる第2光電変換部104-2は、入射光のうち、第1波長成分とは異なる第2波長成分を第2画像信号に変換する。第3撮像領域131-3に含まれる第3光電変換部104-3は、入射光のうち、第1波長成分および第2波長成分とは異なる第3波長成分を第3画像信号に変換する。本例において第1波長成分は緑色に対応する成分であり、第2波長成分は青色に対応する成分であり、第3波長成分は赤色に対応する成分である。それぞれの光電変換部104は、所定の波長成分を通過させるカラーフィルタを有してよい。 FIG. 5 is a diagram showing another example of the plurality of imaging regions 131. The imaging unit 120 of this example has three imaging regions 131. In FIG. 5, one or two photoelectric conversion units 104 included in each imaging region 131 are shown, and the configuration of the entire imaging region 131 is omitted. The first photoelectric conversion unit 104-1 included in the first image pickup region 131-1 converts the first wavelength component of the incident light into the first image signal. The second photoelectric conversion unit 104-2 included in the second image pickup region 131-2 converts the second wavelength component of the incident light, which is different from the first wavelength component, into the second image signal. The third photoelectric conversion unit 104-3 included in the third image pickup region 131-3 converts the third wavelength component different from the first wavelength component and the second wavelength component of the incident light into the third image signal. In this example, the first wavelength component is a component corresponding to green, the second wavelength component is a component corresponding to blue, and the third wavelength component is a component corresponding to red. Each photoelectric conversion unit 104 may have a color filter that allows a predetermined wavelength component to pass through.

それぞれの光電変換部104は、異なる特性のカラーフィルタ等を通過した入射光を画像信号に変換するので、カラーフィルタ等を通過する前の入射光に対する、画像信号の感度は必ずしも一致しない。それぞれのランプ生成部182は、対応する光電変換部104の感度に応じた傾きのランプ信号を生成する。これにより、それぞれの光電変換部104の感度の差異を補償することができる。 Since each photoelectric conversion unit 104 converts incident light that has passed through a color filter or the like having different characteristics into an image signal, the sensitivities of the image signal to the incident light before passing through the color filter or the like do not always match. Each lamp generation unit 182 generates a lamp signal having a slope corresponding to the sensitivity of the corresponding photoelectric conversion unit 104. This makes it possible to compensate for the difference in sensitivity of each photoelectric conversion unit 104.

なお、ランプ生成部182は、同一感度の複数の撮像領域131に対して共通に設けられてよい。例えば撮像素子100は、緑色、青色、赤色の各色に対応する3つのランプ生成部182を備え、それぞれのランプ生成部182は、各色に対応する1以上の撮像領域131に対応する1以上のAD変換部180にランプ信号を供給してよい。また、撮像素子100は、図4に示した焦点検出用の撮像領域131に対応するランプ生成部182を更に備えてもよい。 The lamp generation unit 182 may be provided in common for a plurality of imaging regions 131 having the same sensitivity. For example, the image pickup device 100 includes three lamp generation units 182 corresponding to each color of green, blue, and red, and each lamp generation unit 182 has one or more ADs corresponding to one or more image pickup areas 131 corresponding to each color. A lamp signal may be supplied to the conversion unit 180. Further, the image sensor 100 may further include a lamp generation unit 182 corresponding to the image pickup region 131 for focus detection shown in FIG.

図6は、複数の撮像領域131の他の例を示す図である。本例におけるランプ生成部182は、対応する撮像領域131の位置に応じて、ランプ信号の傾きを制御する。例えば、ランプ生成部182は、撮像領域全体の中心からの距離に応じて、ランプ信号の傾きを制御してよい。このような制御により、光学系の特性により、撮像領域131の位置に応じて入射光量にばらつきが生じた場合であっても、当該ばらつきによる画像信号のレベル差を補償することができる。それぞれの撮像領域131に対してどのようなランプ信号の傾きを採用するかは、既知の基準光を入射したときに、それぞれの撮像領域131が出力する画像信号のレベルに基づいて決定してよい。 FIG. 6 is a diagram showing another example of the plurality of imaging regions 131. The lamp generation unit 182 in this example controls the inclination of the lamp signal according to the position of the corresponding imaging region 131. For example, the lamp generation unit 182 may control the inclination of the lamp signal according to the distance from the center of the entire imaging region. By such control, even if the incident light amount varies depending on the position of the imaging region 131 due to the characteristics of the optical system, it is possible to compensate for the level difference of the image signal due to the variation. The slope of the lamp signal to be adopted for each imaging region 131 may be determined based on the level of the image signal output by each imaging region 131 when a known reference light is incident. ..

図7は、撮像部120および複数のAD変換部180の構成例を示す図である。なお図7においては、ランプ生成部182を省略しているが、AD変換部180およびランプ生成部182は一対一に設けられる。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the imaging unit 120 and the plurality of AD conversion units 180. Although the lamp generation unit 182 is omitted in FIG. 7, the AD conversion unit 180 and the lamp generation unit 182 are provided one-to-one.

撮像部120は、行列状に配置された複数の光電変換部104を有する。本例の撮像部120は、列方向にN個、行方向にM個の光電変換部104を有する。また、本例においてAD変換部180は、P×M個設けられる。なお、PはNの約数であり、図7の例ではP=4である。 The image pickup unit 120 has a plurality of photoelectric conversion units 104 arranged in a matrix. The imaging unit 120 of this example has N photoelectric conversion units 104 in the column direction and M photoelectric conversion units 104 in the row direction. Further, in this example, P × M AD conversion units 180 are provided. Note that P is a divisor of N, and in the example of FIG. 7, P = 4.

本例において、それぞれの撮像領域131はN/P個の光電変換部104を含む。AD変換部180および撮像領域131は一対一に対応する。つまり、それぞれのAD変換部180は、N/P個の光電変換部104と対応して設けられ、対応する光電変換部104の画像信号を順次読み出す。本例においては、AD変換部180は、各列に4個設けられる。それぞれのAD変換部180は、当該列において4個毎に配置された光電変換部104に接続される。 In this example, each imaging region 131 includes N / P photoelectric conversion units 104. The AD conversion unit 180 and the imaging region 131 have a one-to-one correspondence. That is, each AD conversion unit 180 is provided corresponding to the N / P photoelectric conversion units 104, and sequentially reads out the image signals of the corresponding photoelectric conversion units 104. In this example, four AD conversion units 180 are provided in each row. Each AD conversion unit 180 is connected to photoelectric conversion units 104 arranged every four in the row.

例えば第1AD変換部180-1は、当該列における1、5、9、・・・、n、n+4、・・・、N-3番目の光電変換部104に接続される。同様に、第2AD変換部180-2は、当該列における2、6、10、・・・、n+1、n+5、・・・、N-2番目の光電変換部104に接続される。第3AD変換部180-3は、当該列における3、9、11、・・・、n+2、n+7、・・・、N-1番目の光電変換部104に接続され、第4AD変換部180-4は、当該列における4、8、12、・・・、n+3、n+7、・・・、N番目の光電変換部104に接続される。 For example, the first AD conversion unit 180-1 is connected to the 1, 5, 9, ..., N, n + 4, ..., N-3 th photoelectric conversion unit 104 in the column. Similarly, the second AD conversion unit 180-2 is connected to the second, 6, 10, ..., N + 1, n + 5, ..., N-2nd photoelectric conversion unit 104 in the column. The third AD conversion unit 180-3 is connected to the 3, 9, 11, ..., N + 2, n + 7, ..., N-1th photoelectric conversion unit 104 in the column, and the fourth AD conversion unit 180-4. Is connected to the 4, 8, 12, ..., N + 3, n + 7, ..., Nth photoelectric conversion unit 104 in the column.

なお図7に示す例において、複数のAD変換部180および複数のランプ生成部182は、撮像部120において複数の光電変換部104と同一面に設けられる。同一列に設けられたP個のAD変換部180は、同一のタイミングで画像信号を読み出してよく、異なるタイミングで画像信号を読み出すこともできる。 In the example shown in FIG. 7, the plurality of AD conversion units 180 and the plurality of lamp generation units 182 are provided on the same surface as the plurality of photoelectric conversion units 104 in the image pickup unit 120. The P AD conversion units 180 provided in the same row may read the image signals at the same timing, and may also read the image signals at different timings.

図8は、同一列に設けられた4個のAD変換部180の動作例を示すタイミングチャートである。本例では、同一列における光電変換部104の画像信号を、4個ずつ同時に読み出す。図8においてSerectxは、x番目のAD変換部180に画像信号を入力する光電変換部104の番号を示している。 FIG. 8 is a timing chart showing an operation example of four AD conversion units 180 provided in the same row. In this example, four image signals of the photoelectric conversion unit 104 in the same row are simultaneously read out. In FIG. 8, Selectx indicates the number of the photoelectric conversion unit 104 that inputs an image signal to the xth AD conversion unit 180.

それぞれの光電変換部104には、同一のリセット信号Resetが入力される。リセット信号Resetの周期は、一例として2~20μsである。そして、n、n+1、n+2、n+3番目の光電変換部104に、同一タイミングの転送信号Txが入力される。また、画像信号を読み出すべき光電変換部104として、n、n+1、n+2、n+3番目の光電変換部104が選択信号Serectにより同時に選択される。それぞれのAD変換部180は、選択された光電変換部104の画像信号を同時に読み出す。 The same reset signal Reset is input to each photoelectric conversion unit 104. The cycle of the reset signal Reset is, for example, 2 to 20 μs. Then, the transfer signal Tx at the same timing is input to the photoelectric conversion unit 104 of the n, n + 1, n + 2, and n + 3rd. Further, as the photoelectric conversion unit 104 to read out the image signal, the n, n + 1, n + 2, and n + 3rd photoelectric conversion unit 104 are simultaneously selected by the selection signal Select. Each AD conversion unit 180 simultaneously reads out the image signal of the selected photoelectric conversion unit 104.

そして、次のリセット信号Resetに応じて、同様の手順でn+4、n+5、n+6、n+7番目の光電変換部104の画像信号が同時に読み出される。このような動作により、所定の周期(例えば、2~20μs)毎に、P個(図8の例では4個)の光電変換部104の画像信号が同時に読み出される。このため、各列における光電変換部104の画像信号をローリング方式で読み出す場合に、読み出しタイミングの差は、リセット信号Resetの周期となる。 Then, according to the next reset signal Reset, the image signals of the n + 4, n + 5, n + 6, and n + 7th photoelectric conversion units 104 are simultaneously read out in the same procedure. By such an operation, P (4 in the example of FIG. 8) image signals of the photoelectric conversion unit 104 are simultaneously read out every predetermined cycle (for example, 2 to 20 μs). Therefore, when the image signal of the photoelectric conversion unit 104 in each row is read out by the rolling method, the difference in the reading timing becomes the cycle of the reset signal Reset.

図9は、図8に示した動作例における、第1AD変換部180-1および第2AD変換部180-2の動作の詳細を示すタイミングチャートである。なお、本例においては、図3に示した例と同様に、第1ランプ信号Ramp1および第2ランプ信号Ramp2の傾きが異なる。図3において説明したように、第1AD変換部180-1および第2AD変換部180-2では、ランプ信号の傾きに応じてゲインが異なっている。なお、図8において説明したように、第1AD変換部180-1および第2AD変換部180-2の動作タイミングは同一である。 FIG. 9 is a timing chart showing details of the operations of the first AD conversion unit 180-1 and the second AD conversion unit 180-2 in the operation example shown in FIG. In this example, the slopes of the first lamp signal Ramp1 and the second lamp signal Ramp2 are different, as in the example shown in FIG. As described with reference to FIG. 3, the gains of the first AD conversion unit 180-1 and the second AD conversion unit 180-2 differ depending on the slope of the lamp signal. As described with reference to FIG. 8, the operation timings of the first AD conversion unit 180-1 and the second AD conversion unit 180-2 are the same.

図10は、同一列に設けられた4個のAD変換部180の他の動作例を示すタイミングチャートである。本例では、4個のAD変換部180の読み出しタイミングが、ΔTずつずれている。具体的には、それぞれのAD変換部180の読み出しタイミングは、リセット信号の周期(例えば2~20μs)をPで除算した値ずつずれている。本例では、読み出しタイミングのずれΔTは、ΔT=2~20μs/4=0.5~5μsである。 FIG. 10 is a timing chart showing other operation examples of the four AD conversion units 180 provided in the same row. In this example, the read timings of the four AD conversion units 180 are shifted by ΔT. Specifically, the read timing of each AD conversion unit 180 is deviated by a value obtained by dividing the reset signal period (for example, 2 to 20 μs) by P. In this example, the read timing deviation ΔT is ΔT = 2 to 20 μs / 4 = 0.5 to 5 μs.

本例では、それぞれの光電変換部104に入力されるリセット信号の位相が、ΔTずつずれている。また、それぞれの光電変換部104に入力される転送信号Txおよび選択信号Selectの位相も、ΔTずつずれている。また、AD変換部180の読み出しタイミングも、ΔTずつずれている。 In this example, the phases of the reset signals input to the respective photoelectric conversion units 104 are shifted by ΔT. Further, the phases of the transfer signal Tx and the selection signal Select input to the respective photoelectric conversion units 104 are also shifted by ΔT. Further, the read timing of the AD conversion unit 180 is also shifted by ΔT.

図11は、図10に示した動作例における、第1AD変換部180-1および第3AD変換部180-3の動作の詳細を示すタイミングチャートである。なお、本例においては、図3に示した例と同様に、第1ランプ信号Ramp1および第3ランプ信号Ramp3の傾きが異なる。 FIG. 11 is a timing chart showing details of the operations of the first AD conversion unit 180-1 and the third AD conversion unit 180-3 in the operation example shown in FIG. In this example, the slopes of the first lamp signal Ramp1 and the third lamp signal Ramp3 are different, as in the example shown in FIG.

また、AD変換部180の読み出しタイミングをΔTずつずらすべく、それぞれのランプ生成部182がランプ信号を生成するタイミングも、ΔTずつずれている。つまり、第1ランプ信号Ramp1と、第3ランプ信号Ramp3では、2×ΔTだけタイミングがずれている。それぞれのランプ生成部182がランプ信号を生成するタイミングは、例えば対応するリセット信号Resetを所定の遅延量で遅延させたタイミングである。 Further, in order to shift the read timing of the AD conversion unit 180 by ΔT, the timing at which each lamp generation unit 182 generates the lamp signal is also shifted by ΔT. That is, the timing of the first lamp signal Ramp1 and the third lamp signal Ramp3 are different by 2 × ΔT. The timing at which each lamp generation unit 182 generates a lamp signal is, for example, the timing at which the corresponding reset signal Reset is delayed by a predetermined delay amount.

図10および図11に示したように、ランプ信号のタイミングをずらすことで、ローリング方式で画像信号を読み出すときの読み出しタイミングの差を、図8および図9に示した例に比べて、1/P倍にすることができる。このため、歪の少ない画像を取得することができる。 As shown in FIGS. 10 and 11, by shifting the timing of the lamp signal, the difference in the reading timing when reading the image signal by the rolling method is 1 / as compared with the example shown in FIGS. 8 and 9. It can be multiplied by P. Therefore, it is possible to acquire an image with less distortion.

図12は、ローリング読み出しにおける読み出しタイミング差のイメージを示す図である。図12の上側が図8および図9に示した例における読み出しタイミング差を示しており、下側が図10および図11に示した例における読み出しタイミング差を示す。 FIG. 12 is a diagram showing an image of a read timing difference in rolling read. The upper side of FIG. 12 shows the read timing difference in the examples shown in FIGS. 8 and 9, and the lower side shows the read timing difference in the examples shown in FIGS. 10 and 11.

図12において、行方向の左端が、各行における光電変換部104の読み出しタイミングを示している。つまり、行方向における段差がタイミング差を示す。上述したように、ランプ生成部182におけるランプ信号のタイミングをずらすことで、読み出しタイミング差を1/P倍にできる。 In FIG. 12, the left end in the row direction indicates the read timing of the photoelectric conversion unit 104 in each row. That is, the step in the row direction indicates the timing difference. As described above, by shifting the timing of the lamp signal in the lamp generation unit 182, the read timing difference can be multiplied by 1 / P.

図13Aは、複数のランプ生成部182の構成例を示す図である。本例においては、撮像素子100は、シードランプ生成部190と、複数のランプ生成部182aを有する。シードランプ生成部190は、予め定められた傾きのシードランプ信号を生成する。本例において、それぞれのランプ生成部182aは、シードランプ信号を分岐して受け取り、シードランプ信号を増幅して出力する増幅器を有する。それぞれのランプ生成部182aにおける増幅率は独立して制御可能である。これにより、それぞれのランプ生成部182aは、増幅率に応じた傾きのランプ信号を生成することができる。 FIG. 13A is a diagram showing a configuration example of a plurality of lamp generation units 182. In this example, the image pickup device 100 has a seed lamp generation unit 190 and a plurality of lamp generation units 182a. The seed lamp generation unit 190 generates a seed lamp signal having a predetermined inclination. In this example, each lamp generation unit 182a has an amplifier that branches and receives the seed lamp signal, amplifies and outputs the seed lamp signal. The amplification factor in each lamp generation unit 182a can be controlled independently. As a result, each lamp generation unit 182a can generate a lamp signal having a slope according to the amplification factor.

また、それぞれのランプ生成部182aは、シードランプ信号を遅延させる可変遅延素子を更に有してもよい。これにより、それぞれのランプ生成部182aは、ランプ信号のタイミングを独立して制御することができる。 Further, each lamp generation unit 182a may further have a variable delay element for delaying the seed lamp signal. As a result, each lamp generation unit 182a can independently control the timing of the lamp signal.

図13Bは、複数のランプ生成部182の他の構成例を示す図である。本例においては、撮像素子100は、クロック生成部192と、複数のランプ生成部182bと、ランプ制御部188とを有する。クロック生成部192は、予め定められた周波数のクロック信号を生成する。本例において、それぞれのランプ生成部182bは、ランプ制御部188から与えられるデジタル信号を、クロック信号の周波数で出力するDA変換器を有する。ランプ制御部188は、ランプ生成部182bに対して、所定の傾きで値が変化するデジタル値を順次入力して、ランプ信号を出力させる。 FIG. 13B is a diagram showing another configuration example of the plurality of lamp generation units 182. In this example, the image pickup device 100 has a clock generation unit 192, a plurality of lamp generation units 182b, and a lamp control unit 188. The clock generation unit 192 generates a clock signal having a predetermined frequency. In this example, each lamp generation unit 182b has a DA converter that outputs a digital signal given from the lamp control unit 188 at the frequency of the clock signal. The lamp control unit 188 sequentially inputs digital values whose values change with a predetermined inclination to the lamp generation unit 182b, and outputs a lamp signal.

ランプ制御部188は、デジタル値の傾きを、ランプ生成部182b毎に独立に制御することで、異なる傾きのランプ信号を出力させることができる。また、ランプ制御部188は、デジタル値を入力するタイミングを、ランプ生成部182b毎に独立に制御することで、異なる開始タイミングのランプ信号を出力させることができる。 The lamp control unit 188 can output lamp signals having different inclinations by independently controlling the inclination of the digital value for each lamp generation unit 182b. Further, the lamp control unit 188 can independently control the timing of inputting the digital value for each lamp generation unit 182b, so that the lamp signals having different start timings can be output.

図14は、本実施形態に係る撮像素子100の断面図である。本例では、いわゆる裏面照射型の撮像素子100を示すが、撮像素子100は裏面照射型に限定されず、表面照射型であってもよい。撮像素子100は、撮像チップ113に積層された積層チップを備える構造であればよい。 FIG. 14 is a cross-sectional view of the image pickup device 100 according to the present embodiment. In this example, the so-called back-illuminated image sensor 100 is shown, but the image sensor 100 is not limited to the back-illuminated type and may be a front-illuminated type. The image pickup device 100 may have a structure including a laminated chip laminated on the image pickup chip 113.

本例の撮像素子100は、入射光に対応した画像信号を出力する撮像チップと113と、画像信号を処理する信号処理チップ111と、画像信号を記憶するメモリチップ112とを備える。これら撮像チップ113、信号処理チップ111およびメモリチップ112は積層されており、Cu等の導電性を有する複数のバンプ109により互いに電気的に接続される。本例では、信号処理チップ111およびメモリチップ112が、上述した積層チップに相当する。 The image pickup device 100 of this example includes an image pickup chip and 113 that output an image signal corresponding to incident light, a signal processing chip 111 that processes the image signal, and a memory chip 112 that stores the image signal. The image pickup chip 113, the signal processing chip 111, and the memory chip 112 are laminated and electrically connected to each other by a plurality of conductive bumps 109 such as Cu. In this example, the signal processing chip 111 and the memory chip 112 correspond to the above-mentioned laminated chips.

なお、図示するように、入射光は主に白抜き矢印で示すZ軸プラス方向へ向かって入射する。本実施形態においては、撮像チップ113において、入射光が入射する側の面を裏面と称する。また、座標軸に示すように、Z軸に直交する紙面右方向をX軸プラス方向、Z軸およびX軸に直交する紙面手前方向をY軸プラス方向とする。 As shown in the figure, the incident light is mainly incident in the Z-axis plus direction indicated by the white arrow. In the present embodiment, in the image pickup chip 113, the surface on the side where the incident light is incident is referred to as a back surface. Further, as shown in the coordinate axes, the right direction of the paper surface orthogonal to the Z axis is defined as the X-axis plus direction, and the Z-axis and the front direction of the paper surface orthogonal to the X-axis are defined as the Y-axis plus direction.

撮像チップ113の一例は、裏面照射型のMOSイメージセンサである。撮像チップ113は、図1から図13Bに示した撮像部120に対応する。PD層106は、配線層108の裏面側に配されている。PD層106は、光に応じた電荷を生成する複数の光電変換部104を有する。撮像チップ113は、当該電荷に応じた画像信号を出力する。本例のPD層106は、二次元的に配された複数の光電変換部104、および、光電変換部104に対応して設けられたトランジスタ105を有する。トランジスタ105は、図2等における各トランジスタに対応する。 An example of the image pickup chip 113 is a back-illuminated MOS image sensor. The image pickup chip 113 corresponds to the image pickup unit 120 shown in FIGS. 1 to 13B. The PD layer 106 is arranged on the back surface side of the wiring layer 108. The PD layer 106 has a plurality of photoelectric conversion units 104 that generate electric charges according to light. The image pickup chip 113 outputs an image signal corresponding to the electric charge. The PD layer 106 of this example has a plurality of photoelectric conversion units 104 arranged two-dimensionally, and a transistor 105 provided corresponding to the photoelectric conversion unit 104. The transistor 105 corresponds to each transistor in FIG. 2 and the like.

PD層106における入射光の入射側にはパッシベーション膜103を介してカラーフィルタ102が設けられる。カラーフィルタ102は、互いに異なる波長領域を透過する複数の種類を有しており、光電変換部104のそれぞれに対応して特定の配列を有している。カラーフィルタ102、光電変換部104およびトランジスタ105の組が一つの画素を形成する。 A color filter 102 is provided on the incident side of the incident light in the PD layer 106 via the passivation film 103. The color filter 102 has a plurality of types that transmit different wavelength regions from each other, and has a specific arrangement corresponding to each of the photoelectric conversion units 104. A set of a color filter 102, a photoelectric conversion unit 104, and a transistor 105 forms one pixel.

カラーフィルタ102における入射光の入射側には、それぞれの画素に対応して、マイクロレンズ101が設けられる。マイクロレンズ101は、対応する光電変換部104へ向けて入射光を集光する。 A microlens 101 is provided on the incident side of the incident light in the color filter 102 corresponding to each pixel. The microlens 101 collects incident light toward the corresponding photoelectric conversion unit 104.

配線層108は、PD層106からの画像信号を信号処理チップ111に伝送する配線107を有する。配線107は多層であってもよく、また、受動素子および能動素子が設けられてもよい。 The wiring layer 108 has a wiring 107 that transmits an image signal from the PD layer 106 to the signal processing chip 111. The wiring 107 may have multiple layers, and may be provided with passive elements and active elements.

配線層108の表面には複数のバンプ109が配される。当該複数のバンプ109が信号処理チップ111の対向する面に設けられた複数のバンプ109と位置合わせされて、撮像チップ113と信号処理チップ111とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ109同士が接合されて、電気的に接続される。 A plurality of bumps 109 are arranged on the surface of the wiring layer 108. The plurality of bumps 109 are aligned with the plurality of bumps 109 provided on the facing surfaces of the signal processing chip 111, and the image pickup chip 113 and the signal processing chip 111 are aligned by being pressurized or the like. The bumps 109 are joined together and electrically connected.

同様に、信号処理チップ111およびメモリチップ112の互いに対向する面には、複数のバンプ109が配される。これらのバンプ109が互いに位置合わせされて、信号処理チップ111とメモリチップ112とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ109同士が接合されて、電気的に接続される。 Similarly, a plurality of bumps 109 are arranged on the surfaces of the signal processing chip 111 and the memory chip 112 facing each other. These bumps 109 are aligned with each other, and the signal processing chip 111 and the memory chip 112 are pressurized, so that the aligned bumps 109 are joined to each other and electrically connected.

なお、バンプ109間の接合には、固相拡散によるCuバンプ接合に限らず、はんだ溶融によるマイクロバンプ結合を採用してもよい。また、バンプ109は、例えば後述する一つの出力配線に対して一つ設けてよく、複数設けてもよい。バンプ109の大きさは、光電変換部104のピッチよりも大きくてもよい。また、画素が配列された画素領域以外の周辺領域において、画素領域に対応するバンプ109よりも大きなバンプを併せて設けてもよい。 The bonding between the bumps 109 is not limited to the Cu bump bonding by solid phase diffusion, but the micro bump bonding by solder melting may be adopted. Further, for example, one bump 109 may be provided for one output wiring described later, or a plurality of bumps 109 may be provided. The size of the bump 109 may be larger than the pitch of the photoelectric conversion unit 104. Further, in the peripheral region other than the pixel region in which the pixels are arranged, a bump larger than the bump 109 corresponding to the pixel region may be provided together.

信号処理チップ111は、撮像チップ113が出力するアナログの画像信号を受け取る。信号処理チップ111は、受け取った画像信号に対して所定の信号処理を行い、メモリチップ112に出力する。メモリチップ112は、信号処理チップ111から受け取る信号を保存する。 The signal processing chip 111 receives an analog image signal output by the image pickup chip 113. The signal processing chip 111 performs predetermined signal processing on the received image signal and outputs the signal to the memory chip 112. The memory chip 112 stores a signal received from the signal processing chip 111.

本例の信号処理チップ111には、複数のAD変換部180および複数のランプ生成部182が設けられる。信号処理チップ111は、当該デジタル画像信号に対して、補正等の所定の演算を行ってよい。 The signal processing chip 111 of this example is provided with a plurality of AD conversion units 180 and a plurality of lamp generation units 182. The signal processing chip 111 may perform a predetermined operation such as correction on the digital image signal.

複数のAD変換部180の少なくとも一部は、複数の画素が設けられた面と平行なADC配置面において、二次元に配置される。例えば、撮像チップ113において複数の画素が行方向および列方向に沿って二次元に配置されており、信号処理チップ111において複数のAD変換部180が行方向および列方向に沿って二次元に配置される。複数のAD変換部180は、信号処理チップ111において等間隔に配置されることが好ましい。また、複数のAD変換部180は、信号処理チップ111のADC配置面において、不均一に配置されてもよい。例えば複数のAD変換部180は、信号処理チップ111のADC配置面の中央よりも、端部のほうが密度が高くなるように配置されてもよい。 At least a part of the plurality of AD conversion units 180 is arranged two-dimensionally on the ADC arrangement surface parallel to the surface provided with the plurality of pixels. For example, in the image pickup chip 113, a plurality of pixels are arranged two-dimensionally along the row direction and the column direction, and in the signal processing chip 111, a plurality of AD conversion units 180 are arranged two-dimensionally along the row direction and the column direction. Will be done. It is preferable that the plurality of AD conversion units 180 are arranged at equal intervals in the signal processing chip 111. Further, the plurality of AD conversion units 180 may be non-uniformly arranged on the ADC arrangement surface of the signal processing chip 111. For example, the plurality of AD conversion units 180 may be arranged so that the end portion has a higher density than the center of the ADC arrangement surface of the signal processing chip 111.

また、複数のAD変換部180は、信号処理チップ111において、Z軸方向における位置が異なる複数のADC配置面に配置されてもよい。つまり、信号処理チップ111は多層チップであり、複数のAD変換部180は、異なる層に設けられてよい。この場合においても、複数のAD変換部180が配置された位置を、単一のADC配置面に投影した場合に、それぞれのAD変換部180が等間隔に配置されることが好ましい。 Further, the plurality of AD conversion units 180 may be arranged on a plurality of ADC arrangement surfaces having different positions in the Z-axis direction in the signal processing chip 111. That is, the signal processing chip 111 is a multilayer chip, and the plurality of AD conversion units 180 may be provided in different layers. Also in this case, it is preferable that the AD conversion units 180 are arranged at equal intervals when the positions where the plurality of AD conversion units 180 are arranged are projected onto a single ADC arrangement surface.

また、信号処理チップ111は、表裏面にそれぞれ設けられた回路を互いに接続するTSV(シリコン貫通電極)110を有する。TSV110は、周辺領域に設けられることが好ましい。また、TSV110は、撮像チップ113の周辺領域、メモリチップ112にも設けられてよい。 Further, the signal processing chip 111 has a TSV (Through Silicon Via) 110 for connecting circuits provided on the front and back surfaces to each other. The TSV 110 is preferably provided in the peripheral region. Further, the TSV 110 may also be provided in the peripheral area of the image pickup chip 113 and the memory chip 112.

図15は、実施例に係る撮像装置500の構成例を示すブロック図である。撮像装置500は、撮影光学系としての撮影レンズ520を備え、撮影レンズ520は、光軸OAに沿って入射する被写体光束を撮像素子100へ導く。撮影レンズ520は、撮像装置500に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。撮像装置500は、撮像素子100、システム制御部501、駆動部502、測光部503、ワークメモリ504、記録部505、および表示部506を主に備える。 FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of the image pickup apparatus 500 according to the embodiment. The image pickup device 500 includes a photographing lens 520 as a photographing optical system, and the photographing lens 520 guides a subject light flux incident along the optical axis OA to the image pickup element 100. The photographing lens 520 may be an interchangeable lens that can be attached to and detached from the image pickup apparatus 500. The image pickup device 500 mainly includes an image pickup element 100, a system control unit 501, a drive unit 502, a photometric unit 503, a work memory 504, a recording unit 505, and a display unit 506.

撮影レンズ520は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図15では瞳近傍に配置された仮想的な1枚のレンズで代表して表している。駆動部502は、システム制御部501からの指示に従って撮像部120のタイミング制御、領域制御等の電荷蓄積制御を実行する制御回路である。本例において駆動部502およびシステム制御部501は、図1から図13Bに関連して説明したAD変換部180の機能を担ってよい。図14に示したように、駆動部502およびシステム制御部501を形成する制御回路の一部は、チップ化されて、撮像チップ113に積層されてもよい。 The photographing lens 520 is composed of a plurality of optical lens groups, and forms a subject light flux from the scene in the vicinity of the focal plane thereof. In addition, in FIG. 15, it is represented by one virtual lens arranged in the vicinity of the pupil. The drive unit 502 is a control circuit that executes charge accumulation control such as timing control and area control of the image pickup unit 120 according to an instruction from the system control unit 501. In this example, the drive unit 502 and the system control unit 501 may have the functions of the AD conversion unit 180 described in relation to FIGS. 1 to 13B. As shown in FIG. 14, a part of the control circuit forming the drive unit 502 and the system control unit 501 may be chipped and stacked on the image pickup chip 113.

撮像素子100は、画像信号をシステム制御部501の画像処理部511へ引き渡す。撮像素子100は、図1から図13Bにおいて説明した撮像素子100と同一である。画像処理部511は、ワークメモリ504をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、JPEGファイル形式の画像データを生成する場合は、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部505に記録されるとともに、表示信号に変換されて予め設定された時間の間、表示部506に表示される。 The image sensor 100 passes the image signal to the image processing unit 511 of the system control unit 501. The image pickup device 100 is the same as the image pickup device 100 described with reference to FIGS. 1 to 13B. The image processing unit 511 performs various image processing using the work memory 504 as a workspace to generate image data. For example, when generating image data in a JPEG file format, a compression process is executed after performing a white balance process, a gamma process, or the like. The generated image data is recorded in the recording unit 505, converted into a display signal, and displayed on the display unit 506 for a preset time.

測光部503は、画像データを生成する一連の撮影シーケンスに先立ち、シーンの輝度分布を検出する。測光部503は、例えば100万画素程度のAEセンサを含む。システム制御部501の演算部512は、測光部503の出力を受けてシーンの領域ごとの輝度を算出する。演算部512は、算出した輝度分布に従ってシャッタ速度、絞り値、ISO感度を決定する。なお、上記AEセンサに用いられる画素を撮像部120内に設けてもよく、この場合には当該撮像部120とは別個の測光部503を設けなくてもよい。 The photometric unit 503 detects the luminance distribution of the scene prior to a series of shooting sequences that generate image data. The photometric unit 503 includes, for example, an AE sensor having about 1 million pixels. The calculation unit 512 of the system control unit 501 receives the output of the photometric unit 503 and calculates the brightness for each area of the scene. The calculation unit 512 determines the shutter speed, the aperture value, and the ISO sensitivity according to the calculated luminance distribution. The pixels used for the AE sensor may be provided in the image pickup unit 120, and in this case, the photometric unit 503 separate from the image pickup unit 120 may not be provided.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that the form with such changes or improvements may be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
[項目1]
行方向と、前記行方向と交差する列方向と、においてそれぞれ配置される複数の画素と、
前記複数の画素のうち第1画素から出力された第1信号と第1ランプ信号との比較結果に基づいて、前記第1信号をデジタル信号に変換する第1信号変換部と、
前記複数の画素のうち、前記第1画素から列方向側において配置される第2画素から出力された第2信号と、前記第1ランプ信号とは異なる傾きを有する第2ランプ信号と、の比較結果に基づいて、前記第2信号をデジタル信号に変換する第2信号変換部と、
を備える撮像素子。
[項目2]
項目1に記載の撮像素子において、
前記第1ランプ信号を生成する第1ランプ生成部と、
前記第2ランプ信号を生成する第2ランプ生成部と、
を備える撮像素子。
[項目3]
項目1または項目2に記載の撮像素子において、
前記第1画素に接続され、前記第1信号が出力される第1信号線と、
前記第2画素に接続され、前記第2信号が出力される第2信号線と、
を備える撮像素子。
[項目4]
項目3に記載の撮像素子において、
前記第1画素は、光が入射される第1領域において複数配置され、
前記第2画素は、光が入射される第2領域において複数配置され、
前記第1信号線は、前記第1領域において複数配置される前記第1画素それぞれに接続され、
前記第2信号線は、前記第2領域において複数配置される前記第2画素それぞれに接続される撮像素子。
[項目5]
項目4に記載の撮像素子において、
前記第1画素は、前記列方向と前記行方向とにおいて並んで配置され、
前記第2画素は、前記列方向と前記行方向とにおいて並んで配置される撮像素子。
[項目6]
項目1から項目5のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1画素と前記第2画素とは、第1半導体基板を有する撮像チップに配置され、
前記第1信号変換部と前記第2信号変換部とは、第2半導体基板を有する信号処理チップに配置される撮像素子。
[項目7]
項目6に記載の撮像素子において、
前記撮像チップは、前記信号処理チップにより積層される撮像素子。
[項目8]
項目1から項目7のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子でデジタル信号に変換された前記第1信号と、前記撮像素子でデジタル信号に変換された前記第2信号と、に対して画像処理を施す画像処理部と、
を備える撮像装置。
The order of execution of each process such as operation, procedure, step, and step in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, specification, and drawings is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the scope of claims, the specification, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It's not a thing.
[Item 1]
A plurality of pixels arranged in the row direction and the column direction intersecting the row direction, respectively.
A first signal conversion unit that converts the first signal into a digital signal based on a comparison result between the first signal output from the first pixel and the first lamp signal among the plurality of pixels.
Comparison of the second signal output from the second pixel arranged on the column direction side from the first pixel among the plurality of pixels and the second lamp signal having a gradient different from that of the first lamp signal. Based on the result, the second signal conversion unit that converts the second signal into a digital signal,
An image sensor comprising.
[Item 2]
In the image pickup device according to item 1,
The first lamp generation unit that generates the first lamp signal, and
The second lamp generation unit that generates the second lamp signal, and
An image sensor comprising.
[Item 3]
In the image pickup device according to item 1 or item 2,
A first signal line connected to the first pixel and outputting the first signal,
A second signal line connected to the second pixel and outputting the second signal,
An image sensor comprising.
[Item 4]
In the image pickup device according to item 3,
A plurality of the first pixels are arranged in the first region where light is incident.
A plurality of the second pixels are arranged in the second region where the light is incident.
The first signal line is connected to each of the first pixels arranged in a plurality in the first region.
The second signal line is an image pickup element connected to each of the second pixels arranged in a plurality in the second region.
[Item 5]
In the image pickup device according to item 4,
The first pixel is arranged side by side in the column direction and the row direction.
The second pixel is an image pickup element arranged side by side in the column direction and the row direction.
[Item 6]
In the image pickup device according to any one of items 1 to 5,
The first pixel and the second pixel are arranged on an image pickup chip having a first semiconductor substrate, and the first pixel and the second pixel are arranged on an image pickup chip.
The first signal conversion unit and the second signal conversion unit are image pickup devices arranged on a signal processing chip having a second semiconductor substrate.
[Item 7]
In the image pickup device according to item 6,
The image pickup chip is an image pickup element laminated by the signal processing chip.
[Item 8]
The image sensor according to any one of items 1 to 7 and the image sensor.
An image processing unit that performs image processing on the first signal converted into a digital signal by the image pickup element and the second signal converted into a digital signal by the image pickup element.
An image pickup device equipped with.

100 撮像素子、101 マイクロレンズ、102 カラーフィルタ、103 パッシベーション膜、104 光電変換部、105 トランジスタ、106 PD層、107 配線、108 配線層、109 バンプ、110 TSV、111 信号処理チップ、112 メモリチップ、113 撮像チップ、120 撮像部、122 遮光部、131 撮像領域、152 転送トランジスタ、154 リセットトランジスタ、156 増幅トランジスタ、158 選択トランジスタ、180 AD変換部、182 ランプ生成部、184 レベル比較器、186 期間測定部、188 ランプ制御部、190 シードランプ生成部、500 撮像装置、520 撮影レンズ、501 システム制御部、502 駆動部、503 測光部、504 ワークメモリ、505 記録部、506 表示部、511 画像処理部、512 演算部 100 image pickup element, 101 microlens, 102 color filter, 103 passion film, 104 photoelectric converter, 105 transistor, 106 PD layer, 107 wiring, 108 wiring layer, 109 bump, 110 TSV, 111 signal processing chip, 112 memory chip, 113 image pickup chip, 120 image pickup section, 122 shading section, 131 image pickup area, 152 transfer transistor, 154 reset transistor, 156 amplification transistor, 158 selection transistor, 180 AD converter, 182 lamp generator, 184 level comparator, 186 period measurement 188 lamp control unit, 190 seed lamp generation unit, 500 image pickup device, 520 shooting lens, 501 system control unit, 502 drive unit, 503 photometric unit, 504 work memory, 505 recording unit, 506 display unit, 511 image processing unit 512 arithmetic unit

Claims (15)

光を電荷に変換する第1光電変換部と、
光を電荷に変換する第2光電変換部と、
第1特性を有する第1ランプ信号を生成する第1ランプ生成部と、
第2特性を有する第2ランプ信号を生成する第2ランプ生成部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1信号と、前記第1ランプ生成部で生成された前記第1ランプ信号との比較結果に基づいて、前記第1信号をデジタル信号に変換する第1信号変換部と、
前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2信号と、前記第2ランプ生成部で生成された前記第2ランプ信号との比較結果に基づいて、前記第2信号をデジタル信号に変換する第2信号変換部と、を備え、
前記第1光電変換部と前記第2光電変換部とは、第1半導体チップにおいて互いに同一の列に配置され、
前記第1ランプ生成部と前記第2ランプ生成部とは、前記第1半導体チップに接続される第2半導体チップに配置される撮像素子。
The first photoelectric conversion unit that converts light into electric charge,
The second photoelectric conversion unit that converts light into electric charge,
A first lamp generation unit that generates a first lamp signal having the first characteristic,
A second lamp generation unit that generates a second lamp signal having a second characteristic,
The first signal is converted into a digital signal based on the comparison result between the first signal based on the charge converted by the first photoelectric conversion unit and the first lamp signal generated by the first lamp generation unit. 1st signal conversion unit and
The second signal is converted into a digital signal based on the comparison result between the second signal based on the electric charge converted by the second photoelectric conversion unit and the second lamp signal generated by the second lamp generation unit. With a second signal conversion unit
The first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are arranged in the same row on the first semiconductor chip.
The first lamp generation unit and the second lamp generation unit are image pickup devices arranged on a second semiconductor chip connected to the first semiconductor chip .
請求項1に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 1,
前記第1信号が出力される第1信号線と、 The first signal line from which the first signal is output and
前記第2信号が出力される第2信号線と、を備え、 A second signal line from which the second signal is output is provided.
前記第1信号変換部は、前記第1信号線に出力された前記第1信号と、前記第1ランプ生成部から出力された前記第1ランプ信号とを比較する第1比較器を有し、 The first signal conversion unit has a first comparator that compares the first signal output to the first signal line with the first lamp signal output from the first lamp generation unit.
前記第2信号変換部は、前記第2信号線に出力された前記第2信号と、前記第2ランプ生成部から出力された前記第2ランプ信号とを比較する第2比較器を有する撮像素子。 The second signal conversion unit is an image pickup device having a second comparator that compares the second signal output to the second signal line with the second lamp signal output from the second lamp generation unit. ..
請求項2に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 2,
前記第1比較器は、前記第2半導体チップに配置される撮像素子。 The first comparator is an image pickup device arranged on the second semiconductor chip.
請求項3に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 3,
前記第2比較器は、前記第2半導体チップに配置される撮像素子。 The second comparator is an image pickup device arranged on the second semiconductor chip.
請求項2に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 2,
前記第1信号変換部は、前記第1比較器への前記第1ランプ信号の入力を開始したときから前記第1比較器の比較結果を出力するときまでの期間を計測する第1計測部を有し、 The first signal conversion unit is a first measurement unit that measures a period from when the input of the first lamp signal to the first comparator is started to when the comparison result of the first comparator is output. Have and
前記第2信号変換部は、前記第2比較器への前記第2ランプ信号の入力を開始したときから前記第2比較器の比較結果を出力するときまでの期間を計測する第2計測部を有し、 The second signal conversion unit is a second measurement unit that measures a period from when the input of the second lamp signal to the second comparator is started to when the comparison result of the second comparator is output. Have and
前記第1計測部は、前記第2半導体チップに配置される撮像素子。 The first measuring unit is an image pickup device arranged on the second semiconductor chip.
請求項5に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 5,
前記第2計測部は、前記第2半導体チップにおいて配置される撮像素子。 The second measuring unit is an image pickup device arranged in the second semiconductor chip.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の撮像素子において、The image pickup device according to any one of claims 1 to 6.
前記第1ランプ信号は、前記第1特性として第1の傾きを有し、 The first lamp signal has a first slope as the first characteristic.
前記第2ランプ信号は、前記第2特性として第2の傾きを有する撮像素子。 The second lamp signal is an image pickup device having a second inclination as the second characteristic.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の撮像素子において、The image pickup device according to any one of claims 1 to 6.
前記第1光電変換部の一部を遮光する遮光部を備える撮像素子。 An image pickup device including a light-shielding unit that shields a part of the first photoelectric conversion unit from light-shielding.
請求項8に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 8,
前記第1ランプ信号は、前記第1特性として第1の傾きを有し、 The first lamp signal has a first slope as the first characteristic.
前記第2ランプ信号は、前記第2特性として第2の傾きを有し、 The second lamp signal has a second slope as the second characteristic.
前記第1の傾きは、前記第2の傾きよりも小さい撮像素子。 The first tilt is an image sensor smaller than the second tilt.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の撮像素子において、The image pickup device according to any one of claims 1 to 7.
前記第1光電変換部は、第1分光特性を有するフィルタからの光を電荷に変換し、 The first photoelectric conversion unit converts the light from the filter having the first spectral characteristic into an electric charge.
前記第2光電変換部は、第2分光特性を有するフィルタからの光を電荷に変換する撮像素子。 The second photoelectric conversion unit is an image pickup device that converts light from a filter having a second spectral characteristic into electric charges.
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の撮像素子において、The image pickup device according to any one of claims 1 to 10.
前記第1光電変換部は、前記第1半導体チップにおいて複数配置され、 A plurality of the first photoelectric conversion units are arranged in the first semiconductor chip, and the first photoelectric conversion unit is arranged.
前記第2光電変換部は、前記第1半導体チップにおいて複数配置される撮像素子。 The second photoelectric conversion unit is a plurality of image pickup devices arranged in the first semiconductor chip.
請求項11に記載の撮像素子において、In the image pickup device according to claim 11,
前記第1光電変換部は、行方向と列方向とに並んで配置され、 The first photoelectric conversion unit is arranged side by side in the row direction and the column direction.
前記第2光電変換部は、前記行方向と前記列方向とに並んで配置される撮像素子。 The second photoelectric conversion unit is an image pickup device arranged side by side in the row direction and the column direction.
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1半導体チップは、前記第2半導体チップにより積層される撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 12 .
The first semiconductor chip is an image pickup device laminated by the second semiconductor chip .
請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記第1信号変換部でデジタル信号に変換された前記第1信号と、前記第2信号変換部でデジタル信号に変換された前記第2信号と、に対して画像処理を施す画像処理部と、
を備える撮像装置。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 13 .
An image processing unit that performs image processing on the first signal converted into a digital signal by the first signal conversion unit and the second signal converted into a digital signal by the second signal conversion unit .
An image pickup device equipped with.
複数の撮像領域を有する撮像部と、An image pickup unit having a plurality of image pickup areas and
前記撮像領域に対応して設けられ、アナログ信号をデジタル信号に変換する複数の信号変換部と、 A plurality of signal conversion units provided corresponding to the imaging region and converting an analog signal into a digital signal,
前記信号変換部に対応して設けられ、ランプ信号を生成する複数のランプ生成部と、を備え、 A plurality of lamp generation units provided corresponding to the signal conversion unit and generating lamp signals are provided.
前記複数の撮像領域は、光を電荷に変換する第1光電変換部を含む第1撮像領域と、光を電荷に変換する第2光電変換部を含む第2撮像領域とを有し、 The plurality of imaging regions include a first imaging region including a first photoelectric conversion unit that converts light into electric charges, and a second imaging region including a second photoelectric conversion unit that converts light into electric charges.
前記複数のランプ生成部は、第1特性を有する第1ランプ信号を生成する第1ランプ生成部と、第2特性を有する第2ランプ信号を生成する第2ランプ生成部とを有し、 The plurality of lamp generation units include a first lamp generation unit that generates a first lamp signal having a first characteristic, and a second lamp generation unit that generates a second lamp signal having a second characteristic.
前記複数の信号変換部は、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1信号と、前記第1ランプ生成部で生成された前記第1ランプ信号との比較結果に基づいて、前記第1信号をデジタル信号に変換する第1信号変換部と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2信号と、前記第2ランプ生成部で生成された前記第2ランプ信号との比較結果に基づいて、前記第2信号をデジタル信号に変換する第2信号変換部とを有し、 The plurality of signal conversion units are based on the comparison result between the first signal based on the charge converted by the first photoelectric conversion unit and the first lamp signal generated by the first lamp generation unit. The first signal conversion unit that converts the first signal into a digital signal, the second signal based on the charge converted by the second photoelectric conversion unit, and the second lamp signal generated by the second lamp generation unit. It has a second signal conversion unit that converts the second signal into a digital signal based on the comparison result of the above.
前記第1光電変換部と前記第2光電変換部とは、第1半導体チップにおいて互いに同一の列に配置され、 The first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are arranged in the same row on the first semiconductor chip.
前記第1ランプ生成部と前記第2ランプ生成部とは、前記第1半導体チップに接続される第2半導体チップに配置される撮像素子。 The first lamp generation unit and the second lamp generation unit are image pickup devices arranged on a second semiconductor chip connected to the first semiconductor chip.
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